Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Органическая химия.-1

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
29.1 Mб
Скачать

ком большом повышении температуры имеет место изомеризация и все дисульфокислоты, дают один и тот же продукт — резорцин*.

2.Действием щелочей при высокой температуре на хлорфенолы.

В качестве катализатора здесь применяются соли меди:

 

HjO

1 1

Си, NaOH

/ \ / он

I II

+ на

3. Диоксибензолы с о- и ^-положениями оксигрупп получаются восстановлением соответствующих хинонов:

О

ОН

II

 

( \

Н2 Л

о II - / .'Ч

он

 

\ /

 

и =

°

-он

 

Il

 

1

 

 

 

О

 

он

 

 

 

п-бензохинон

о-бензохинон

 

Физические

свойства.

Двухатомные

фенолы — кристаллические

вещества, легко растворимые в воде.

 

 

Химические

свойства.

В химическом отношении они повторяют

большинство реакций одноатомных фенолов. Однако в их течении

имеют место и специфические черты.

 

 

1.

Двухатомные фенолы обнаруживают более сильные кислотные

свойства, чем фенол. Благодаря этому они способны образовать соли

не только

с щелочными

металлами. Для

пирокатехина, например,

характерно выпадение нерастворимой свинцовой соли при его прибавь

лении к раствору ацетата свинца:

 

 

 

 

он

 

 

 

 

—он + (СН3СОО)2РЬ -*

(

°^>РЬ + 2СН3СООН

 

'Ч/

 

 

 

 

2. Реакции замещения и конденсации с участием водорода ядра идут у двухатомных фенолов еще легче, чем у фенола. Даже в мягких условиях удается получать из них ди- и тризамещенные фенолы:

НО—j

н о —/

+ 2HOSO3H

'Ч /

+ 2И30

U-SO.H

Ан

* Причиной изомеризации является промежуточное образование дегидро­ бензола (стр, 393).

/ \ - о н

+ зною*

К \)

N ô JАJ .

он

d)H

 

стифпновая кислота

3. Двухатомные фенолы очень легко окисляются и потому явля­ ются сильными восстановителями. Пирокатехин и гидрохинон окис­ ляются с образованием соответствующих хинонов:

он

О

О

он

О

1

II

1

II

А .-О Н

/ \ ?

л

II

г

 

1 II

Ч

1

V

\

"Ч /

 

 

 

 

 

ОН

о

 

 

 

 

л-хннон

4. Ароматический характер у двухатомных фенолов, особенно у резорцина, менее выражен, чем у фенола, и потому здесь яснее про­ является явление таутомерии*. Так, резорцин способен гидрироваться водородом в момент выделения с образованием гидроароматического соединения дигидрорезорцина:

 

он

 

О

 

О

 

1

 

I

 

I

л

(:н

/ с\

/ cv

НС

1

Г

НаС

СНа

1

2—ОН

+2Н> 1

1

HG

НС

с=о

нас

с=о

V /

\

/

\

/

 

сн

 

СНа

 

сна

Отдельные

представители. П и р о к а т е х и н

(1,2-бензендиол).

Т. пл. 104° С, т. кип. 245° С. При хранении темнеет. С хлорным же­ лезом дает зеленое окрашивание, переходящее в красное при добавле­ нии соды. Встречается во многих растениях, в лошадиной моче. Осо­ бенно распространен его метиловый эфир, называемый гваяколом.

Пирокатехин получают в технике: 1) из гваякола путем его деме­ тилирования нагреванием с А1С13 или другими методами, 2) из о-хлор- фенола и фенолсульфокислот сплавлением со щелочами.

Применяется как проявитель в фотографии и для получения ряда производных, например адреналина (стр. 444).

Из природных производных пирокатехина наибольший интерес представляют гваякол, вератрол, эвгенол и изоэвгенол.

Г в а я к о л , метиловый эфир пирокатехина, получается из крео­ зота букового дегтя. Применяется для приготовления пирокатехина

* Возможно, это двойственная реакционная способность (стр. 271).

и ряда лекарственных средств, например* тиокола (сульфокислоты гваякола). Последний применяется при лечении простудных заболева­ ний легких и туберкулеза.

Р е з о р ц и н (1,3-бензендиол). Т. пл. 118° С, т. кип. 276° С. По­ лучается щелочным плавлением бензолдисульфокислоты. Применяет­ ся для получения ряда ценных красителей и в медицине как дезинфи­ цирующее средство. С хлорным железом дает фиолетовую окраску.

Г и д р о х и н о н (1,4-бензендиол). Т. пл. 170° С. Встречается в растениях в виде глюкозида арбутина:

HO- < Z > - O- C«H11O5

Получается в технике восстановлением хинона, а также нагрева­ нием я-хлорфенола или я-дихлорбензола с раствором едкого натра при 200° С под давлением в присутствии медного катализатора.

Важнейшей особенностью гидрохинона является его способность легко окисляться до хинона. Окисление это проходит через стадию образования интенсивно окрашенного молекулярного соединения хи­ нона с гидрохиноном — хингидрона(стр. 464). Гидрохинон — один из наиболее употребительных фотографических проявителей.

Аминопроизводные дифенилового эфира гидрохинона используют­ ся для получения поликонденсационных смол, обладающих высокой термостойкостью.

 

 

 

3.

Трехатомные фенолы

 

 

Существует

три

изомерных трехатомных фенола:

п и р о г а л ­

л о л

(1,2,3-бензентриол)

(I),

о к с и г и д р о х и н о н

(1,2,4-бен:

зентриол) (II) и

ф л о р о г л ю ц и н

(1,3,5-бензентриол)

(III):

 

 

О Н

 

о н

 

о н

 

 

 

 

i-V- о н

 

rV-°к »

Л,

 

 

 

 

 

1

 

и1

 

1

 

 

 

 

 

- о н

 

 

 

 

 

 

 

' Ч

/ 1,

 

Н0Л/

 

 

 

 

 

 

 

о н

 

 

 

 

 

 

 

I

 

II

 

III

 

 

Все они могут быть получены общими методами. Пирогаллол обычно полу­

чают из

галловой

кислоты,

которая достаточно распространена

в природе

(см. стр. 474), нагреванием с водой в автоклавах.

схеме

 

Оксигидрохинон получают из

хинона

(см.

стр. 462) по

 

О

 

ОСОСНз

 

 

ОСОСНз

 

он

II

 

 

 

 

 

1

 

 

1

н* "*•

1

1 / Н

 

~пI M -ОСОСНз

Н+ )

I1

л

 

иII

(СНаСО).О

/ Ч

 

 

 

 

 

H8°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

S'OCOCHs

 

ОН

 

 

V N > H

О

 

О

 

 

 

 

 

он

Флороглюцин может быть получен гидролизом в присутствии соляной кис­ лоты 1,3,5-триаминобензола (1,3,5-бензентриамина). В технике его получают по схеме

СООН

 

СООН

 

\ / Ч / NQ

Sn+HCl

HO

OH

Y

 

—co2

 

 

Г

I

NO2

 

NHa

OH

Все трехатомные фенолы — кристаллические вещества, легко раст­ воримые в воде.

Производные пирогаллола широко распространены в природе. В технике он применяется в качестве очень сильного восстановителя, например при определении кислорода в газах, в фотографии. Приме­ няется в медицине и в приготовлении красителей.

Флороглюцин весьма распространен в природе в виде сложных производных. Применяется в качестве реактива для открытия пентоз, фурфурола, лигнина.

Из всех рассмотренных фенолов он наиболее склонен к таутоме­ рии*. Например, с гидроксиламином он дает триоксим:

 

 

 

О

 

 

сн2

ОН

 

/

II

 

 

НО— N=C/

\C=N — ОН

1

 

ч

сн2

 

I

1

1II

-

Н2С

 

 

\ /

0 = 1

 

с=о

 

 

 

 

1

+3NH2-O H

Н2С1

сн2

 

 

\

/

 

 

и

 

 

 

сн2

 

N -O H

При метилировании нагреванием с СН31 и КОН дает гексаметилциклогексантрион:

СН3

 

 

0

 

 

II

/

\

 

(СН3)гС/

с \ C(CHS).2

°-<?

f = °

с н ^

n i

U

кон>

о=с

с=о

\ с

/

 

\

/

 

II

 

 

С(СН3)г

0

В то же время метилируется диазометаном с образованием метило*

вого эфира:

 

 

НО

;-ОН

СН3О— j^N-OCHa

 

+ 3CH2N2

+ зма

Ч /

ч

 

I

ОСНа

он

См. сноску

к стр. 422.

 

Известны все другие возможные полиоксибензолы. Они сравнительно мало изучены. Наибольший интерес из всех этих веществ представляет гексаоксибензол, образующийся при действии окиси углерода на металлический калий:

ОК

6СО + 6К ко-с/ чс-ок ко-с с-ок

ок

Б. ЗАМЕЩЕННЫЕ ФЕНОЛЫ

1. Галогенфенолы

о-, п-Талогенфенолы получаются методами прямого галогенирования. Галогенирование фенолов дает главным образом п-изомеры. Только при хлорировании образуется значительное количество о-изо- мера — около 25%.

о-, ж-Изомеры могут быть получены косвенным путем с использо­ ванием реакции диазотирования (стр. 446).

Так, например, чистый о-бромфенол можно получить из о-нитрофенола вос­

становлением последнего и затем диазореакцией:

 

 

 

 

ОН

 

 

 

ОН

 

 

ОН

 

 

 

 

— <

 

NH2

/ -

 

 

N2C1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

Си2Вг2

■<(

У -В г +

N,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л-Бромфенол можно получить, исходя из at-динитробензола по схеме

O2N

 

 

 

O2N

 

 

 

O2N

 

/ -

> - Ш 2

 

JT

 

—NHj-

H N 03

 

S

’^>-N2Br

он-

 

НВг

 

\ =

/

 

 

 

 

 

\=

 

 

OoN

 

г

 

H 2N

 

 

 

 

N2HS04

Си2Вг2

\ = /

(Н]

\ = " / “ Вг ■ H 3S O 4

t / - Bi

/}

Ч._Вг

>

 

H N O

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

*

 

 

 

 

 

 

 

 

H20

 

 

 

 

 

 

Галогенфенолы — жидкости или чаще твердые тела. Обладают не­ приятным запахом.

Атомы галогенов в о- и n-положениях к гидроксильной группе усиливают кислотные свойства галогенфенолов, благодаря чему они образуют более устойчивые соли. Трибромфенол дает серебряную соль.

Некоторые галогенфенолы применяются как антисептики. Пентахлорфенол, растворенный в маслах, широко используется при пропи­ тывании древесины для предохранения ее от разрушения грибками и термитами. Натриевая соль пентахлорфенола используется для об­ работки промышленных вод, для предупреждения роста слизевых грибов и водорослей.

Соли и эфиры галогенированных феноксиалифатических кислот являются важными избирательными ядами для растений (гербициды).

Широко применяется гербицид 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-ДУ) получается из 2,4-дихлорфенолята натрия и натриевой соли хлоруксусной кислоты:

С1-<^ У -ONa + Cl—СН2—COONa ->

-> С1-<^___ О—СН2—COONa + NaCl

Cl

Гербициды широко используются в сельском хозяйстве для хими­ ческой прополки сельскохозяйственных культур, так как эти веще­ ства в различной степени токсичны для различных видов растений.

Висмутовая соль трибромфенола применяется как антисептик под названием ксероформ.

Галогенфенолы являются также промежуточными продуктами при получении многоатомных фенолов.

2. Фенолсульфокислоты

Фенолы сульфируются в о- и n-положения. Изомерные кислоты разделяются благодаря различной растворимости их бариевых солей (соль о-кислоты растворяется труднее). о-Фенолсульфокислота неус­ тойчива, п-фенолсульфокислота — гигроскопические кристаллы.

Сульфокислоты фенолов применяются для получения двухатомных фенолов.

3. Нитрофенолы

о-, n-Нитрофенолы получаются нитрованием фенола разбавленной азотной кислотой. При дальнейшем нитровании обоих изомеров полу4aefcH 2,4-динитрофенол и, наконец, пикриновая кислота (стр. 415).

ж-Нитрофенол может быть получен из динитробензола по следую­ щей схеме:

!

А

- ш 2

 

OH

— 4

1

Y

 

' ч| /

V I

 

" 41/

NO2

NO2

NO ,

NO2

Все нитрофенолы — кристаллические вещества. Трудно раствори­ мы в воде. о-Изомер окрашен в желтый цвет. Два других изомера бес­ цветны.

Нитрофенолы обладают кислотными свойствами значительно бо­ лее, чем фенол. Они вытесняют угольную кислоту из ее солей. Тринитрофенол — сильная кислота, о-, я-Нитрофенолы образуют окра­ шенные соли. Образование солей, очевидно, связано с таутомерией:

он

05

 

о

•N = 0

+Н +

•N=b

|f \= = N —ОН

ОН

 

 

О

-н ^

 

 

 

"+Н-1

 

 

 

N0*

0 ^ -N= 0

 

■N—ОН

Действительно, из нитрофенолов можно получать два вида эфиров. При действии СН31 на серебряные соли нитрофенолов получаются окрашенные в красный цвет вещества с радикалом у кислорода нитро­ группы. Они легко перегруппировываются в бесцветные фенольные эфиры.

Нитрофенолы применяются как индикаторы, так как переход в соль a^w-нитро-формы связан с усилением окраски. Они находят так­ же большое применение в технике как промежуточные продукты в синтезе аминофенолов, в промышленности красителей и фотомате­ риалов.

Пикриновая кислота применяется как взрывчатое вещество. Осо­ бенно взрывчаты ее соли. Некоторые соли пикриновой кислоты (ам­ монийная) плохо растворимы в воде, благодаря чему пикриновая кис­ лота применяется в анализе.

С ароматическими углеводородами пикриновая кислота дает комплексные соединения, которые хорошо кристаллизуются и используются для выделения и идентификации ароматических углеводородов.

Пикриновая кислота ядовита. Раньше из нее получали ОВ хлорпикрин. В настоящее время хлорпикрин получают хлорированием нитрометдна.

Благодаря тому, что гидроксил находится в о- и л-положениях к трем нит­ рогруппам, он легко замещается на другие группы. Так, при действии на пикри­ новую кислоту пятихлористым фосфором гидроксильная группа замещается хлором и образуется пикрилхлорид С0Н2(МО2)зС1, т. пл. 83° С, который обладает свойствами хлор ангидрида кислоты. С аммиаком это соединение превращается в пикрамид CeH2(N 02)3NH2, т. пл. 188° С:

ОН

 

 

С1

 

ш 2

° - ' 4

À / N° -

o 2Nx

 

J

7 ш а

 

1

 

II

 

1

II

РС1#

 

|

у

-

 

 

N H ,

 

V

1

------- >

" Ч /

 

 

 

.1

 

ш 2

 

ш 2

N0*

пикриновая кислота

пикрилхлорид

пикрамид

 

В. АРОМАТИЧЕСКИЕ

СПИРТЫ

 

Как уже отмечалось, ароматические спирты содержат оксигруппу в боковой цепи. По способам получения и превращения они скорее похожи на спирты жирного ряда, чем на фенолы.

Практический интерес этот класс соединений представляет по двум причинам. Во-первых, ароматические спирты в свободном виде и в виде эфиров"широко распространены в растительном мире. Во-вторых, они имеют приятный запах и применяются в парфюмерии (часто в ви­ де сложных эфиров).

Способы получения. Способы получения ароматических спиртов различаются в зависимости от положения гидроксила по отношению

кбензольному ядру.

1.Спирты с гидроксилом у соседнего с ядром углеродного атома легко получаются гидролизом соответствующих галогенопроизводных.

Атом галогена в соседстве

с ядром имеет «аллильный характер»

и весьма подвижен. Для

полного гидролиза галогенопроизводного

достаточно кратковременного нагревания с раствором соды. Таким образом получается в технике бензиловый спирт (I):

U

Н 20

-h HCl

2. Другой способ получения этих спиртов основан на реакции Канниццаро, которую мы будем рассматривать подробно несколько позже (стр. 455). При действии на смесь, например, бензойного’и му­ равьиного альдегидов концентрированным раствором щелочей полу­ чаются бензиловый спирт и муравьиная кислота:

/ Р

/ Р

кон

X)

свн5-с + Н

- С

------- ►с 3Н5-С Н 2-О Н +

H—C f

\ н

\ н

 

ч он

Разумеется, здесь могут быть использованы и общие способы по­ лучения спиртов жирного ряда, например восстановление бензойного альдегида:

н2

с6н5- с

----- ►с0н5-сн 2-он_

хн

3.Общим методом, применяемым иногда для получения спиртов этого ряда, является восстановление эфиров кислот металлическим натрием:

СсНз-СО—ОС2Н5 -------►СвН5—СН2-О Н + QHsOH

4. Спирты с гидроксилом в р-положении по отношению к ядру уже не могут быть получены гидролизом галогенопроизводных. При действии щелочей на соответствующие галогенопроизводные может легко проходить отщепление галогеноводорода:

►QH5—СН2—СН2ОН + NaCl

CeH5—СНо—СН2С1 + NaOH—

U C GH5-CH=CH 3 + NaCl + Н20

Наиболее рациональным способом получения этих спиртов явля­ ются реакции органических окисей с металлорганическими соедине­ ниями с ароматическим радикалом. Например:

C0H5MgBr + СН2—СНо -> СеН5—СН2—CH2OMgBr -*

\ 0/ -

СсН5—СНо—СН2ОН -f MgBr(OH)

В промышленности более выгодно исходить из углеводородов и окисей с применением в качестве катализатора хлорида алюминия, например:

А1С13

с0н0 + СН2-СН2----- >СвН5-СН2-СН2ОН

\0/

Вкачестве побочного продукта здесь получается фениловый эфир этиленгликоля: НО—СН2—СН2—О—СбН5.

5.Спирты с ^-положением гидроксила по отношению к ядру полу^ чают гидрированием непредельных спиртов или кислот, которые лег* ко образуются по реакции Перкина (стр. 455) при конденсации арома* тических альдегидов с кислотами. Например:

[Н]

С6Н5-СН=СН-СООН----- ►С0Н5-СН2-СН2-СН2-ОН

По химическим свойствам ароматические спирты очень похожи на предельные спирты жирного ряда. В отличие от фенолов они не реагируют со щелочами, но дают алкоголяты (так же, как и спирты жирного ряда) при действии щелочных металлов. Подобно спиртам жирного ряда они образуют с кислотами сложные эфиры и т. д.

т

Отметим некоторые особенности этих спиртов.

1.

Спирты с a -положением гидроксила по отношению к ядру легко

замещают

гидроксил на галоген

при действии галогеноводородных

кислот:

С8Н5—СН-СНз-f НС1

СвН5-СНС1—сн 3 + Н20

 

 

I

 

 

он

 

2.

Спирты с гидроксилом в р-положении легко дегидратируются с

образованием арилолефинов:

 

нагревание

СвНз—СН2—СН2—ОН -г -------------------► С0Н5-С Н = С Н 2 + Н20

Отдельные представители.

Б е н з и л о

в ы й

с п и р т — жид­

кость с т. кип. 206° С. Плохо

растворяется

в воде.

В природе часто

встречается в эфирных маслах и бальзамах. Содержится в свободном виде или в виде эфиров в маслах жасмина, туберозы, гиацинта, в баль­ замах — перуанском и толуанском, в виде глюкозида — в кукурузе.

Применяется в парфюмерии в виде эфиров уксусной, бензойной,

коричной и других кислот.

 

 

р - Фе н и л э т и л о в ы й

^ с п и р т

(2-фенилэтанол) — жидкость с

т. кип. 219° Ç. Содержится

в розовом

и неролиновом маслах. При­

меняется в парфюмерии как стабилизатор запахов под названием

«искусственное розовое масло».

(3-фенилпропанол) обла­

7-Ф е н и л п р о п и л о в ы й с п и р т

дает запахом гиацинтов. Встречается в

виде эфиров коричной ки­

слоты в смолах и бальзамах. Применяется в парфюмерий.

Непредельные ароматические спирты. Из этого ряда спиртов наи­ большее значение имеет встречающийся в бальзамах коричный спирт. В технике он получается восстановлением коричного альдегида:

[Н]

ссн5—сн=сн—сно--- ►свн5—сн=сн—СН2ОН

Применяется в виде эфиров для изготовления различных духов. Фенолоспирты. В природе широко встречаются вещества, являю­ щиеся одновременно и спиртами н фенолами. Важнейшим из них яв-

/ у »

ляется еалигенин (2-оксиметилфенол)

'^/'ЧНгОН

Он в виде глюкозида салицина содержится в листьях и коре ивы. Очень большое значение как исходный материал для построения лиг­ нина (основная составная часть древесины) наряду с клетчаткой име­ ет к о н и ф е р и л о в ы й с п и р т , входящий в состав соков хвой­ ных деревьев:

ОН

/ \ - о с н 3

'Ч /

СН=СН-СН2ОН